Дослідження впливу мережевих топологій на бездротові сенсорні мережі на основі інтернету речей в системі моніторингу розумного будинку

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266990

Ключові слова:

Інтернет речей, Riverbed, розумний, зірка, дерево, решітка, ZigBee, пропускна здатність, затримка, Wi-Fi

Анотація

Метою даного дослідження є представлення системи моніторингу розумного будинку на базі бездротових сенсорних мереж на основі Інтернету речей, що дозволяє користувачам контролювати і управляти всіма своїми побутовими приладами та обладнанням через Інтернет за встановленими протоколами. Інтернет речей описується як підключення обладнання та побутової техніки до Інтернету з метою моніторингу, звітування та виконання певних завдань. Бездротові сенсорні мережі (БСМ) розглядаються як ключовий компонент при реалізації моделі Інтернету речей. У роботі представлена платформа БСМ ІР з використанням програми моделювання Riverbed Modeler для вивчення продуктивності мережі для різних топологій бездротових датчиків (зірка, дерево та решітка). Дана платформа складається з ряду сценаріїв з декількома датчиками в кожному сценарії. Кожен датчик представлений кінцевим пристроєм ZigBee, який зчитує та збирає дані розумного будинку та надсилає зібрані дані на контролер, що представлений координатором ZigBee. Контролер надсилає дані на сервер для моніторингу користувачами через будь-який шлюз (Wi-Fi) після входу в систему за допомогою певної програми з трьома топологіями маршрутизації на контролері. Результати показали, що деревоподібна топологія БСМ ІР є найкращою топологією, якщо розглядати можливість поліпшення пропускної здатності за рахунок втрат даних з прийнятною затримкою. Зіркоподібна топологія підвищує продуктивність мережі з точки зору втрат даних та пропускної здатності при збільшенні кількості датчиків. Решітчата топологія забезпечує найменший обсяг втрат даних за низької пропускної здатності. Завдяки своїм особливостям ці результати були ефективними, оскільки вони показали, що вибір відповідної топології маршрутизації зіграв важливу роль у поліпшенні продуктивності БСМ ІР, зниження якої спричинене перешкодами з боку мережі Wi-Fi та ZigBee, оскільки вони використовували один і той самий діапазон частот (2,4 ГГц).

Біографії авторів

Shayma W. Nourildean, University of Technology

Master of Engineering, Lecturer

Department of Communication Engineering

Yousra A. Mohammed, University of Technology

Master of Engineering, Lecturer

Department of Communication Engineering

May T. Abdulhadi, Iraqi Commission for Computers and Informatics

Master of Science, Assistant Teacher

Посилання

  1. Lavanya, P., Muthu Mayil, K. (2019). IoT - Based Wireless Sensors for Agriculture Monitoring. International Journal of Recent Technology and Engineering, 8 (2S4), 177–181. doi: https://doi.org/10.35940/ijrte.b1033.0782s419
  2. Ma, L., Li, Z., Zheng, M. (2019). A Research on IoT Based Smart Home. 2019 11th International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA). doi: https://doi.org/10.1109/icmtma.2019.00033
  3. Karray, F., Triki, M., Wassim Jmal, M., Abid, M., M. Obeid, A. (2018). WiRoTip: an IoT-based Wireless Sensor Network for Water Pipeline Monitoring. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 8 (5), 3250. doi: https://doi.org/10.11591/ijece.v8i5.pp3250-3258
  4. Jothikumar, C., Ramana, K., Chakravarthy, V. D., Singh, S., Ra, I.-H. (2021). An Efficient Routing Approach to Maximize the Lifetime of IoT-Based Wireless Sensor Networks in 5G and Beyond. Mobile Information Systems, 2021, 1–11. doi: https://doi.org/10.1155/2021/9160516
  5. Agarwal, A., Singh, M., Singh, S., Singh, A., Singh, A. (2022). Wireless Sensor Network Based Internet of Things for Precision Agriculture. SSRN Electronic Journal. doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.4031983
  6. Haseeb, K., Ud Din, I., Almogren, A., Islam, N. (2020). An Energy Efficient and Secure IoT-Based WSN Framework: An Application to Smart Agriculture. Sensors, 20 (7), 2081. doi: https://doi.org/10.3390/s20072081
  7. Roopa, G. K., Shetty, R. (2019). IOT & Wireless Sensor Networks in Precision Agriculture. International Journal of Science and Research (IJSR), 8 (1), 401–404.
  8. Mendoza-Cano, O., Aquino-Santos, R., López-de la Cruz, J., Edwards, R. M., Khouakhi, A., Pattison, I. et al. (2021). Experiments of an IoT-based wireless sensor network for flood monitoring in Colima, Mexico. Journal of Hydroinformatics, 23 (3), 385–401. doi: https://doi.org/10.2166/hydro.2021.126
  9. Kumar, S., Tiwari, P., Zymbler, M. (2019). Internet of Things is a revolutionary approach for future technology enhancement: a review. Journal of Big Data, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s40537-019-0268-2
  10. Gabhane, J. P., Thakare, S., Craig, M. (2017). Smart Homes System Using Internet-of-Things: Issues, Solutions and Recent Research Directions. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 04 (05), 1965–1969.
  11. Davidovic, B., Labus, A. (2016). A smart home system based on sensor technology. Facta Universitatis - Series: Electronics and Energetics, 29 (3), 451–460. doi: https://doi.org/10.2298/fuee1603451d
  12. Sisavath, C., Yu, L. (2021). Design and implementation of security system for smart home based on IOT technology. Procedia Computer Science, 183, 4–13. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.02.023
  13. Salim, A., Ismail, A., Osamy, W., Khedr, A. M. (2021). Compressive sensing based secure data aggregation scheme for IoT based WSN applications. PLOS ONE, 16 (12), e0260634. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0260634
  14. El-Sayed, H. H., Bayatti, H. A. (2021). Improving Network Lifetime in WSN for the application of IoT. Applied Mathematics & Information Sciences, 15 (4), 453–458. doi: https://doi.org/10.18576/amis/150407
  15. Sharma, S., Verma, V. K. (2022). An Integrated Exploration on Internet of Things and Wireless Sensor Networks. Wireless Personal Communications, 124 (3), 2735–2770. doi: https://doi.org/10.1007/s11277-022-09487-3
  16. Anandhavalli, A., Bhuvaneswari, A. (2018). IoT Based Wireless Sensor Networks – A Survey. International Journal of Computer Trends and Technology, 65 (1), 21–28. doi: https://doi.org/10.14445/22312803/ijctt-v65p104
  17. Shafiq, M., Ashraf, H., Ullah, A., Masud, M., Azeem, M., Z. Jhanjhi, N., Humayun, M. (2021). Robust Cluster-Based Routing Protocol for IoT-Assisted Smart Devices in WSN. Computers, Materials & Continua, 67 (3), 3505–3521. doi: https://doi.org/10.32604/cmc.2021.015533
  18. Saleh, M. (2020). WSNs and IoT Their Challenges and applications for Healthcare and Agriculture: A Survey. Iraqi Journal for Electrical and Electronic Engineering. The 3rd Scientific Conference of Electrical and Electronic Engineering Researches (SCEEER), 37–43. doi: https://doi.org/10.37917/ijeee.sceeer.3rd.6
  19. Ghayvat, H., Mukhopadhyay, S., Gui, X., Suryadevara, N. (2015). WSN- and IOT-Based Smart Homes and Their Extension to Smart Buildings. Sensors, 15 (5), 10350–10379. doi: https://doi.org/10.3390/s150510350
  20. Coboi, A. E., Nguyen, V., Nguyen, M., Duy, N. T. (2021). An Analysis of ZigBee Technologies for Data Routing in Wireless Sensor Networks. ICSES Transactions on Computer Networks and Communications (ITCNC).
  21. Ali, H., Chew, W. Y., Khan, F., Weller, S. R. (2017). Design and implementation of an IoT assisted real-time ZigBee mesh WSN based AMR system for deployment in smart cities. 2017 IEEE International Conference on Smart Energy Grid Engineering (SEGE). doi: https://doi.org/10.1109/sege.2017.8052810
  22. Vançin, S., Erdem, E. (2015). Design and Simulation of Wireless Sensor Network Topologies Using the ZigBee Standard. International Journal of Computer Networks and Applications (IJCNA), 2 (3), 135–143.
  23. Nourildean, S. W., Hassib, M. D., Mohammed, Y. A. (2022). Internet of things based wireless sensor network: a review. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 27 (1), 246. doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v27.i1.pp246-261
  24. Ameen, S. Y., Nourildean, S. W. (2013). Coordinator and router investigation in IEEE802.15.14 ZigBee wireless sensor network. 2013 International Conference on Electrical Communication, Computer, Power, and Control Engineering (ICECCPCE). doi: https://doi.org/10.1109/iceccpce.2013.6998748
  25. Sharma, R., Vashisht, V., Singh, U. (2020). Modelling and simulation frameworks for wireless sensor networks: a comparative study. IET Wireless Sensor Systems, 10 (5), 181–197. doi: https://doi.org/10.1049/iet-wss.2020.0046
  26. Wail Nourildean, S., Mohammed Salih, A. (2022). Internet of Things based Wireless Sensor Network - WiFi Coexistence in Medical Applications. 2022 8th International Engineering Conference on Sustainable Technology and Development (IEC). doi: https://doi.org/10.1109/iec54822.2022.9807574
  27. Nourildean, S. W., Jasim, S. I., Abdulhadi, M. T., Jaber, M. M. (2022). Point coordination mechanism based mobile ad hoc network investigation against jammers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (119)), 45–53. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265779
Дослідження впливу мережевих топологій на бездротові сенсорні мережі на основі інтернету речей в системі моніторингу розумного будинку

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-30

Як цитувати

Nourildean, S. W., Mohammed, Y. A., & Abdulhadi, M. T. (2022). Дослідження впливу мережевих топологій на бездротові сенсорні мережі на основі інтернету речей в системі моніторингу розумного будинку . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(9 (120), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266990

Номер

Том 6 № 9 (120) (2022): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Shayma Nourildean, Yousra Mohammed, May Abdulhadi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.